Застосування інтегрованої конструктивної розташування попередньовиготовлених кабінетного типу вторинного обладнання в інтелектуальних підстанціях

1. Основні фактори, що впливають на коефіцієнт використання простору та зручність обслуговування попередньо змонтованих кабінетів для вторинного обладнання
1.1 Рівень розвитку та завершеності переднього підключення захисних пристроїв

Вплив переднього підключення захисних пристроїв на застосування попередньо змонтованих кабінетів зосереджується на трьох аспектах: розташування комутаційних шаф, форма комбінації кабінетів у попередньо змонтованому кабінеті та обсяг робіт на місцевості. Коли розвиток пристроїв переднього підключення не є завершеним, використовується традиційна структура комутаційної шафи. Наприклад, підстанція Цзінчжу 220 кВ у Аньхуї використовує одиночний кабінет однорядним способом, а підстанція Вейчэн 110 кВ у Хубеї використовує подвійний кабінет дворядним способом. У цих двох режимах, кількість комутаційних шаф, які можна розташувати всередині кабінету, є відносно невеликою.

Для покращення коефіцієнту використання простору всередині кабінету, у наступних проектах також спробували одиночний кабінет дворядним способом. Наприклад, підстанція Даші 220 кВ у Чунгкінгу використовує одиночний кабінет дворядним способом, а конверторна станція Лінчжоу ±800 кВ використовує одиночний кабінет дворядним способом з збільшеними розмірами кабінету. Інформація про розміри кабінету та обсяг робіт на місцевості цих чотирьох проектів статистично підсумована нижче.

Одиночний кабінет дворядним способом може вміщати близько удвічі більше комутаційних шаф, ніж одиночний кабінет однорядним способом та подвійний кабінет дворядним способом. Крім того, він має переваги, такі як відсутність потреби у склеюванні на місцевості, відсутність проводки всередині кабінету та низька вартість кабінету. Однак, у одиночному кабінеті дворядним способом, обслуговування обладнання можливе лише через двері бічної стіни кабінету або збільшення розмірів кабінету. Обслуговування поза кабінетом не може задовольнити вимоги до обслуговування при будь-яких погодних умовах; збільшення розмірів кабінету не тільки збільшує вартість транспортування, але й вимагає більш високих стандартів проходимості доріг.

1.2 Розміри комутаційних шаф

На даний момент, розміри комутаційних шаф всередині кабінету включають 800×600×2260, 600×600×2260, 600×900×2260 тощо. При розташуванні комутаційних шаф у попередньо змонтованих кабінетах однакового типу, зменшення розмірів комутаційних шаф може ефективно збільшити кількість шаф, які можна розташувати.

1.3 Метод розташування кабелів всередині кабінету

У кабінеті вторинного обладнання потрібно розташувати різні кабелі, такі як силові кабелі, оптичні кабелі та патч-корди. Є три основні схеми розташування кабелів всередині кабінету: встановлення кабельного розподільника на верху кабінету, встановлення кабельного розподільника на дні кабінету та поєднання обох. У всіх цих трьох методах всередині кабінету використовується структура комутаційної шафи, і роботи з розташування кабелів повинні виконуватися після встановлення комутаційних шаф.

Крім того, кабелі переплетаються між конструкціями кабінету та комутаційними шафами, що створює необхідність у подальшому обслуговуванні кабелів. Більш поширена схема встановлення кабельного міжшару на дні кабінету вимагає, щоб під час обслуговування кабелів спочатку підіймали аністатичну підлогу, а потім виконували роботи в вузькому просторі. Це призводить до великого обсягу робіт та довгого терміну виконання.

1.4 Термінальні та довгострокові розширення та реконструкція комутаційних шаф

Довгострокові роботи з розширення та реконструкції всередині кабінету вторинного обладнання в основному використовують схему додавання нових комутаційних шаф пізніше та підключення кабелів, або розташування порожніх шаф наперед та виконання робіт з монтажу та проводки обладнання всередині шаф під час реконструкції. Перший варіант має високий рівень трудоємкості, а другий обмежений вузьким простором всередині кабінету, що призводить до довгого терміну реконструкції.

Як видно з аналізу в пункті 1.1-1.4, фактори, що впливають на коефіцієнт використання простору та зручність обслуговування всередині кабінету вторинного обладнання, зосереджуються на формах конструкцій переднього підключення та комутаційних шаф. враховуючи, що пристрої переднього підключення були поступово дозрілими та поширеними, слід провести оптимізаційне дослідження форм конструкцій комутаційних шаф. Крім того, потрібно провести дослідження зручності робіт з обслуговування обладнання всередині кабінету, щоб забезпечити ефективне та швидке обслуговування.

2. Дослідження інтегрованої конструктивної компоновки вторинного обладнання

З метою вирішення вищевказаних проблем, запропоновано оптимізовану схему комутаційних шаф на основі інтегрованої конструктивної компоновки, щоб вирішити проблеми низького коефіцієнту використання простору всередині кабінету та складності встановлення комутаційних шаф у кабінет. Запропоновано дослідження та розробку відкритої схеми розташування кабелів, щоб вирішити проблему складності встановлення та обслуговування оптичних та силових кабелів.

2.1 Інтегровані конструктивні розміри вторинного обладнання

На прикладі кабінету типу III, його зовнішні розміри становлять 12200×2800×3133, а товщина аністатичної підлоги становить 250 мм.

2.1.1 Конструктивна висота

Чиста висота всередині кабінету становить 2670 мм. За функціональним зонуванням, висота всередині кабінету розділена на три частини знизу вгору: висота аністатичної рухомої підлоги, висота інтегрованої конструкції та висота додаткових монтажних компонентів. Після вилучення висоти аністатичної рухомої підлоги, залишається висота 2420 мм. Відповідно до висоти традиційних комутаційних шаф, висота інтегрованої конструкції розподілена як 2300 мм, а висота додаткових компонентів становить 120 мм.

2.1.2 Конструктивна ширина

У традиційних комутаційних шафах з переднім підключенням, кінцеві пристрої розташовані горизонтально та встановлені на дні шафи, а кількість встановлених пристроїв обмежена. Для сприяння подальшим роботам з обслуговування обладнання та скорочення шляху підключення між пристроєм та кінцевими пристроями, кінцеві пристрої розташовані вертикально праворуч від пристрою.

2.1.3 Конструктивна глибина

Для задоволення вимог до глибини встановлення обладнання від різних виробників, глибина конструктивної одиниці спроектована з огляду на глибину традиційних комутаційних панелей, яка становить 600 мм. Однак, враховуючи, що глибина зменшується після скасування дверей шафи та впровадження необхідних заходів проти помилкових дій, глибина конструктивної одиниці становить 550 мм.

2.1.4 Підсумок

Шляхом вищенаведеного аналізу, розміри однієї конструктивної одиниці всередині попередньо змонтованого кабінету становлять 2300×700×550. Після використання цієї конструкції, просторова компоновка комутаційних шаф всередині кабінету може досягти максимальної ефективності.

2.2 Компоновка вторинного обладнання всередині інтегрованої конструкції
2.2.1 Модульна схема зонування конструктивної одиниці

Всередині конструктивної одиниці, з огляду на існуючий метод встановлення обладнання комутаційної шафи, вона розділена на три частини зверху вниз: область встановлення автоматичних вимикачів, область встановлення обладнання та область встановлення додаткових компонентів. Серед них, область встановлення обладнання розділена на область встановлення пристроїв та область обслуговування пристроїв зліва направо.

2.2.2 Конструктивна висота області встановлення обладнання

Для збільшення кількості встановленого обладнання всередині однієї конструкції, спочатку підраховуються висоти обладнання, яке потрібно встановити всередині конструкції. Протекторний пристрій становить 4U або 6U, а комутатор та катушка для намотки кабелів в основному становлять 1U. На прикладі встановлення 2 комутаторів у проміжку над 220 кВ, висота 4U може задовольнити вимоги до встановлення 2 комутаторів та 1 катушки для намотки кабелів.

Кількість жорстких контактів та кнопок інтелектуального пристрою складається з 2 жорстких контактів та 1 кнопки скидання для захисного пристрою; та 3 жорстких контактів та 1 кнопки скидання для вимірювального та керуючого пристрою. Панель 4U може розташувати максимум 2 ряди, з 9 жорсткими контактами або кнопками в кожному ряду. Тому, панель 4U може задовольнити вимоги до встановлення 6 захисних пристроїв або 4 вимірювальних та керуючих пристроїв.

2.3 Дослідження дизайну зручності обслуговування інтегрованої конструкції
2.3.1 Ергономічний дизайн конструктивної одиниці

За аналізом поля зору обслуговуючого персоналу у стоячем положенні, точка зору людини знаходиться приблизно на висоті 1,5-1,6 м, а найкраще поле зору — в межах 10° вище та нижче горизонтальної точки зору, тобто висота встановлення пристрою становить 1215-1920 мм, а висота становить 700 мм. Враховуючи вищезазначені вимоги до висоти та аналітичні дані, коли використовується метод розташування пристроїв "6-модуль", можна отримати найкращий досвід роботи.

Схема відкритого каналу обслуговування включає три частини: всередині конструктивної одиниці, область між конструктивними одиницями одного ряду та канал проводки всередині кабінету.

• Відкритий канал обслуговування всередині конструктивної одиниці. Встановлюється область обслуговування пристроїв однакової висоти праворуч від області встановлення пристроїв для розташування кінцевих пристроїв. Використовується схема розташування кабелів з розділенням оптичних та електричних кабелів, де патч-корди та кабелі зв'язку вертикально встановлені зліва, а силові кабелі вертикально встановлені праворуч.

• Відкритий канал обслуговування між конструктивними одиницями одного ряду. Використовується конструкція стовпа у формі "7", щоб стовпи конструктивних одиниць одного ряду могли утворити неперервний та відкритий канал розташування кабелів. Канал розташування оптичних та силових кабелів одного ряду переміщується з-під аністатичної підлоги на поверхню аністатичної підлоги.

• Канал перехрещення кабелів всередині кабінету (між двома рядами конструктивних одиниць). Встановлюється невелика кількість кабельних розподільників під аністатичною підлогою між двома рядами конструкцій. Під час виконання робіт з обслуговування кабелів між двома рядами, достатньо підняти лише невелику кількість аністатичних панелей вздовж ширини кабінету, і персонал може стояти на інших аністатичних панелях для виконання робіт з обслуговування кабелів у міжшару. Крім того, аністатична панель на верху каналу проводки може бути виготовлена з прозорої провідної скла або позначена знаками для швидкого позиціонування.

3. Висновки

Ця стаття проводить дослідження існуючих проблем продуктів попередньо змонтованих кабінетів та інноваційно пропонує конструкцію, інтегровану з попередньо змонтованим кабінетом, досягаючи очікуваних результатів. В результаті дослідження отримані наступні висновки:

• Інтегрована конструкція замінює традиційні комутаційні шафи, і кількість шаф, які можна розташувати всередині кабінету, збільшується на 12-17%. Якщо позицію дверей кабінету змінити, це може збільшити на 28-37%.

• Для компоновки області обладнання всередині конструкції використовується метод розташування "6-модуль", що підвищує коефіцієнт використання простору всередині конструкції та сприяє спостереженню та роботі.

• Дизайн повністю відкритого каналу розташування кабелів значно зменшує обсяг та складність робіт з обслуговування кабелів.